生长单晶坯料的装置制造方法及图纸

一种生长单晶坯料的装置，该装置具有一容器室，一石英坩埚设置在容器室内，石英坩埚用于生长置入坩埚内提拉的具有一定直径Ｄ的单晶坯料，石英坩埚被包裹在固定到转轴的坩埚支撑内，一围绕坩埚支撑的圆柱形加热器；一围绕圆柱形加热器的保温器，所述的保温器阻止由加热器辐射的热传递到所述容器室的壁内，热屏蔽包括设置在单晶坯料和坩埚之间的第一圆柱形屏蔽部分，连接到第一屏蔽部分的上部的第二法兰型屏蔽部分，和连接到第一屏蔽部分的下部并朝向坯料凸起的第三屏蔽部分。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生长单晶坯料，例如圆柱形单晶坯料的装置，该装置能将液态硅生长成为单晶态硅。由于坯料内的缺陷特性取决于晶体生长的灵敏度和冷却条件，所以通过控制靠近晶体生长界面的加热环境来努力控制晶种和晶体生长缺陷的分布。在熔融的硅被固体晶化时，在整个平衡浓度引入空穴型和填隙型的点缺陷，从而可能发展成为生长过程中的晶体缺陷。由V.V.Voronkov提出的Voronkov理论“在硅中旋涡缺陷形成的机制”(Journal of CrystalGrowth 59(1982)，pp.625)的教导，认为这种缺陷的形成完全与V/G比有关，其中V是坯料的提拉率，而G是靠近晶体生长界面的轴向温度梯度。基于Voronkov理论，在V/G比超过临界值时，出现空穴型缺陷，而在V/G比小于临界值时，出现填隙型缺陷。所以，按照预定加热区的生长环境进行生长晶体时，提拉速率将对存在于晶体内的缺陷的种类，大小和密度产生影响。通常，轴向温度梯度G迅速地从坯料的中心至边缘增加。于是，空穴型晶体缺陷区趋向于在坯料的中心出现，而填隙型晶体缺陷经常出现在坯料的周缘。在对硅晶片的表面进行一定的处理，例如蚀刻，热处理等处理后，这些缺陷将作为COP(晶体的原始颗粒)，LDP(大位错凹点)，OSF(氧化感应的叠加层错)等被观测到。因此，为了限制晶体生长时在晶体中心产生空穴型的晶体缺陷，以及在晶体周缘产生填隙型的晶体缺陷，应该降低轴向温度梯度差，即，在单晶坯料的晶体的径向方向上单晶坯料的中心部位的轴向温度梯度Gc与单晶坯料周缘部位的温度梯度Ge之间的温度差，而应该提高生长界面的平均轴向温度。为了降低单晶坯料内晶体轴向的轴向温度梯度差ΔG，应该增加轴向温度梯度Gc，或者降低晶体周缘部位的轴向温度梯度。然而，在利用减小周缘部位的轴向温度梯度来降低轴向温度梯度差ΔG时，单晶坯料的生长界面的平均轴向温度梯度也降低，于是降低单晶坯料的生长速度。因此，作出种种努力开发出能够降低产生晶体缺陷和增加生长速度的生长单晶坯料的装置，尤其是开发对生长界面的热环境具有直接影响的热屏蔽的装置。附图说明图1表示现有技术中生长单晶坯料装置的截面视图。参见图1，一内含熔融硅15的石英坩埚13安装在生长单晶坯料的装置的生长容器内。石英坩埚13采用坩埚支撑17包覆，所述坩埚支撑的表面由石墨形成。坩埚支撑17被固定在旋转轴19上，利用驱动机构(未图示)转动坩埚支撑，于是通过转动使石英坩埚向上运动。由圆柱形的加热器21以一定的间隔外围着包住石英坩埚13的支撑17，加热器由保温容器23围着。在这种情况下，利用加热器21熔融石英坩埚13内的高纯度的多晶块料得到熔化的硅15。在容器11的上部，设置利用钢束33提拉物体的提拉装置(未图示)，其中所述的提拉装置是可以转动的。在钢束33的下部，设置在籽晶与熔融硅15接触时通过提拉可以使单晶坯料29向上生长的籽晶31。在容器11的上部，供气管25由外部对生长单晶坯料29以及坩埚13内的熔融硅提供惰性气体。在容器11的下部，设立排气管27向外排出已经使用过的惰性气体。由第一，第二和第三屏蔽部分37，39和41组成的并围绕着单晶坯料29的热屏蔽35设置在生长的单晶坯料29与坩埚13之间。在这种情况下，第一屏蔽部分37具有圆柱形状，它切断来自加热器21的辐射热，第二屏蔽部分39具有法兰构型，它连接到第一屏蔽部分37的上部并固定到保温容器23，而第三屏蔽部分41连接到第一屏蔽部分37的下部，它具有三角形的并向单晶坯料29凸起的截面。另外，第三屏蔽部分41的底部与熔融的硅在垂直方向具有一定的间隔，以阻止从熔融的硅15产生的热传递至容器11的上部，从而在靠近单晶坯料29的生长界面积累热。因此，降低靠近生长界面处坯料的周缘和中心包覆之间的温度差，由此降低轴向温度梯度差ΔG。所以，使由于在以一定的提拉速度生长的单晶坯料29的中心和周缘部分之间的温度差所产生的缺陷得到减少。另外，第三屏蔽部分41的内部充满具有优良绝缘性能的材料，并成为一个阻止热量传递至坯料29的上部的绝热部分43。遗憾的是，按照相关技术生长单晶坯料的装置只是通过利用热屏蔽的第三屏蔽部分阻止由熔融硅辐射的辐射热传递至容器的上部，会而在靠近第三屏蔽部分与熔融硅之间生长界面积累热量。所以，由于考虑到在单晶坯料的周缘部分不能集中累积热而很难升高温度，所以大量的晶体缺陷由于在晶体径向内存在大的轴向温度梯度差而产生。另外，由于在第三屏蔽部分和熔融硅之间的上部积累的热抑制中心部分的热辐射时使得在生长界面降低平均轴向温度梯度，于是降低生长速度。本专利技术的目的在于通过一种生长单晶坯料的装置，该装置通过降低生长单晶坯料的中心和周缘部分的轴向温度梯度之间的差来减少生长缺陷的产生。本专利技术的其它目的在于通过一种生长单晶坯料的装置，该装置通过增加单晶坯料的生长界面处的平均轴向温度梯度来提高单晶坯料的生长速度。本专利技术的其它的特征和优点将由下述的说明给出，部分将通过说明书予以理解，或者从本专利技术的实施例中了解。本专利技术的目的和其它的优点将由说明书和权利要求以及附图实现和获得。为了取得上述的本专利技术所具有的各种优点，作为具体的和宽范围的说明，本专利技术包含一个容器室；一个位于所述容器室内石英坩埚，用于生长将在石英坩埚内提拉的具有预定直径D的单晶坯料；一个包裹石英坩埚并固定到旋转轴的坩埚支撑；一个围绕坩埚支撑的圆柱形加热器；一个围绕加热器的保温容器，所述的保温容器阻止由加热器辐射的热传递至容器的壁内；以及一热屏蔽。所述的热屏蔽包括设置在单晶坯料和坩埚之间的第一圆柱形屏蔽部分；一连接到第一屏蔽部分的装置的第二法兰型屏蔽部分，所述的第二屏蔽部分固定到保温容器；以及一连接到第一屏蔽部分的下部的第三屏蔽部分，所述的第三屏蔽部分向单晶坯料的方向凸起。所述的第三屏蔽部分还包括一第一面，该面具有第一水平对应距离W1和第一曲率半径R1，所述第一面面对单晶坯料和熔融硅；一第二面，该面具有第二水平对应距离W2和第一曲率半径R2，所述第一面在与单晶坯料相反的方向上面对加热器和熔融硅；一第三面，该面面对单晶坯料的圆形面；以及一具有曲率半径为R3的第四面，所述的第四面正对所述容器的上部。另一方面，本专利技术包含一容器室；一个建立在容器室内用于生长具有预定尺寸的置于石英坩埚内的单晶坯料的石英坩埚；一包裹着石英坩埚并固定至转轴的坩埚支撑；一外围所述坩埚的圆柱形加热器；一外围于圆柱形加热器的保温器，所述保温器阻止加热器辐射的热传布至所述容器的壁内；以及一热屏蔽。所述热屏蔽包含设置在单晶坯料和坩埚之间的第一圆柱形屏蔽部分；一连接到第一屏蔽部分上部的第二法兰型屏蔽部分，所述的第二屏蔽部分固定到所述的保温器；以及一连接到第一屏蔽部分下部的第三屏蔽部分，所述第三屏蔽部分向单晶坯料的方向凸起。所述第三屏蔽部分还包含具有第一水平相应距离W1和第一凹曲率半径R1的第一面，所述的第一面对着单晶坯料和熔融硅；具有第二水平相应距离W2和第二凸曲率半径R2的第二面，所述第二面在与单晶坯料相反的方向正对加热器和熔融硅；一正对单晶坯料的圆周面的第三面；以及具有第三凹曲率半径R3的第四面，所述的第四面正对所述容器的上部。须知，上面所述的一般说明以及下面的详细描述是举例性和示意性的说明，由权利要求对发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生长单晶坯料的装置，该装置包含： .一容器室； .一石英坩埚，设置在具有一定直径的单晶坯料的容器室内，在石英坩埚内提拉熔融硅； .一包裹石英坩埚的坩埚支撑，所述的坩埚支撑被固定到一转轴； .一围绕坩埚支撑的圆柱形加热器； .一围绕圆柱形加热器的保温器，所述的保温器阻止由加热器辐射的热传递到所述容器室的壁内； .热屏蔽，其包括： －一第一圆柱形屏蔽部分，该部分设置在单晶坯料和坩埚之间； －一第二法兰型屏蔽部分，该部分连接到第一屏蔽部分的上部，所述第二屏蔽部分固定到保温器；和 －一第三屏蔽部分，该部分连接到第一屏蔽部分的下部，所述第三屏蔽部分在单晶坯料的反向内凸起，所述第三屏蔽部分还包括： －－具有第一水平相应距离Ｗ１和第一曲率半径Ｒ１的第一面，所述第一面面对单晶坯料和熔融硅； －－具有第二水平相应距离Ｗ２和第二曲率半径Ｒ２的第二面，所述第二面在单晶坯料的相反方向面对加热器和熔融硅； －－第三面，该面面对单晶坯料的圆周面；和 －－具有第三曲率半径Ｒ３的第四面，所述的第四面面对所述容器室的上部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪雨，崔埈荣，赵铉鼎，俞学道，
申请(专利权)人：希特隆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]